Hochgeladen vonMichael Siebert
Was ist Lonbus?
Das Dokument behandelt die Lon-Architektur, die für dezentrale und intelligente Automatisierung in verschiedenen Anwendungen entwickelt wurde. Es erläutert die Topologien, Vorteile der Lon-Technik sowie den Aufbau und die Funktionen des Neuron-Prozessors. Zudem werden verschiedene Softwaretools zur Programmierung und Netzwerkmanagement für Lon-Systeme vorgestellt.
Was ist Lonbus?
- 1. LON 01VTEP12 KonstantinFrey Michael Siebert Sergej Maznov Paul Frick Mathias Barby 02/11/2010
- 2. Inhaltsverzeichnis Software Wago-IO-PRO32 Toplon-Prio Netzwerkmanagmentsystem IO-Check Definition „BUS“ Allgemeines zum LON LON Anwendungsgebiete LON in Europa Das LON-Konzept LON Topologie Vorteile der LON-Technik Rauch-Wärme-Abzugsanlage Gegenüberstellung Hardware Der Neuron-Prozessor CPU‘s Speicher Aufbau des Neuron-Chip Vorteile des Neuron-Chip ISO/OSI-7-Schichtmodell
- 3. Definition „BUS“ MehradrigeLeitung zum Transport von: Adressen Daten Steuersignalen zwischen den Sensoren/Aktoren
- 4. Allgemeines zum LONL OCAL O PERATING N ETWORK
- 5. LON Anwendungsgebiete 1990von der Firma Echelon Corporation in USA entwickelt Seit 2008 eingesetzt in: Reichtagsgebäude in Berlin Flughafen Frankfurt am Main Straßenbeleuchtung in Oslo Willis Tower in Chicago, USA
- 6. LON in Europa41% Gebäude- Automation 16% Prozess- Automation 12% Tankstellen & Verkehr 7% Maschinensteuerung 8% Ausbildung, Medizin, Telecom & Consumer 8% Kraftwerke 8% Diverse Anwendungen Stand 21.09.2006
- 7. Das LON-Konzept Dezentrale und intelligente Automatisierung von der Leitebene bis zum Sensor Teilnehmerkommunikation mittels intelligenter Netzknoten Neuron-Prozessoren Verbunden über Infrarot, Funk oder Bus
- 8. LON Topologie Bus-bzw. Linien-Topologie Knoten (Neuron-CPU) Beidseitiger Busabschluss (Terminationswiderstand)
- 9. LON Topologie Kreis-TopologieStern-Topologie einseitiger Busabschluss
- 10.
- 11. Vorteile der LON-TechnikLogische Verknüpfung mittels der Module (bis zu 32.000) Senkung der Installationskosten Breites Spektrum der wirtschaftlich einsetzbaren Übertragungsmedien mit diversen Zusatzmodulen Twisted Pair, Lichtwellenleiter, Infrarot, Funk Koaxialkabel, Wechselstromleitung, Ultraschall Flexible Installation und Nachrüstung durch freie Topologie Einheitliches Grundkonzept für alle Anlagenteile Hoher Integrationsgrad der Teilsysteme Optimales Zusammenwirken von allen Fremdkomponenten
- 12. Rauch-Wärme-Abzugsanlage Gegenüberstellung KonventionelleR-W-A LON R-W-A Motorzuleitung z.B. 5x4 mm 2 LON-Bus 2x2x0,8 mm 2 Konv. R-W-A Technikraum erforderlich! kein Technikraum erforderlich!
- 13.
- 14. LON R-W-A LON-Knoten:Neuron-CPU Abzweigdose: 230 V Versorgung R-W-A Bedienstelle R-W-A Sicherheitsantrieb Wind-/ Regenmelder Lüftungstaster Rechner/ Programmiergerät
- 15. Der Neuron-Prozessor Produziertvon Toshiba, Motorola, Cypress und Echelon Enthält drei 8bit Prozessoren Hat eine weltweit einmalige 48bit lange ID Nummer Beinhaltet noch verschiedene andere Komponenten Kommunikationsprotokoll ist das LonTalk-Protokoll
- 16. CPU‘s Media-Access (MAC)CPU Kontrolliert die physikalische Verbindung zum Netzwerk Network (NET) CPU Kodiert und dekodiert die Netzwerknachrichten Application (APP) CPU Beinhaltet die programmierte Software
- 17.
- 18. Aufbau des Neuron-ChipEEPROM RAM ROM MAC CPU NET CPU APP CPU Unique 48 bit Neuron ID Low Volltage Detector Clock & Timer Internal Address Bus 16-bit Internal Date-Bus 8-bit Communication Port (Transceiver) Timing & Control Application I/O Block
- 19. Vorteile des Neuron-ChipUnterstütz das OSI-7-Schichtenmodell Unterstütz TCP/IP Benutzer kann mit dem LonTalk Protokoll arbeiten Zugriff auf Knoten kann durch einen 48Bit Schlüssel beschränkt werden Wird erreicht durch den Triple-CPU Aufbau des Neuron-Chips
- 20. ISO/OSI-7-Schichtmodell Schicht 7– Anwendungsschicht - Appliction Schicht 6 – Darstellungsschicht – Presentation Schicht 5 – Kommunikationsschicht – Session Schicht 4 – Transportschicht – Transport Schicht 3 – Vermittlungsschicht – Network Schicht 2 – Sicherungsschicht – Data Link Schicht 1 – Bitübertragungsschicht – Pysical
- 21. Software 3 Softwaretoolsam Beispiel Toplon von Wago: Wago-IO-PRO 32 Toplon-Prio Netzwerkmanagementsystem
- 22. Wago-IO-PRO 32 VerknüpfungEin- und Ausgänge der Knoten Programmierung konform zur IEC 61131-3 Sechs Sprachen zur Programmierung Bibliotheken für Gebäudetechnik Zusätzliche Funktionsblöcke für komplexe Anlagen
- 23. Toplon-Prio Plug-In VereinfachteKonfiguration, Bedienung und Fehlersuche Erkennt die Klemmbestückung von LON automatisch
- 24. Netzwerkmanagmentsystem Bewert LON-MakerZugriff von LON zu LON für Informationsaustausch
- 25. IO-Check Programm zurÜberprüfung der Hardware Ein- u. Ausgänge nebst zugehöriger Verdrahtung Prüft nicht das Programm auf Fehler
- 26. DANKE FÜR IHRINTERESSE UND IHRE AUFMERKSAMKEIT! Quellenverzeichnis www.proton-automation.ch www.itwissen.info www.stg-beikirch.de www.rwa-lon-bus.de www.wago.com www.agnosys.at www.edvtrader.de www.ika-reutte.at Tabellenbuch
Hinweis der Redaktion
- #5 Für sich eigenständig arbeitendes Netzwerk. ist ein Feldbus, der vorwiegend in der Gebäudeautomatisierung eingesetzt.
- #6 Entwickelt in Jahr 1990 von der US-amerikanischen Firma Echelon Corporation Seit 2008 ist die Technologie von der IEC und ISO als internationale Norm anerkannt mehr als 100 Millionen Geräte mit dieser Technologie installiert.
- #8 - Übertragungsmedien: glasfaser -Der ursprüngliche Kerngedanke des LON-Feldbussystems war die dezentrale Automatisierung der Systeme Dies geschieht mit Intelligenten Netzknoten sog. Neuron Prozessoren mit einer festen ID Nummer Im LON Netzwerk kommunizieren die Teilnehmer über Lichtwellenleiter (LWL), Infrarot (IR), Funk (RF), Koaxialkabel (CX), Wechselstromleitung (PL) und Ultraschall verwendet werden . Busgeschwindigkeiten Die Busgeschwindigkeit lässt sich von 2 kbit/s bis 1,25 Mbit/s konfigurieren - Üblich sind 78 kbit/s damit ist LON etwa so schnell wie LCN und 10 mal schneller wie der EIB
- #9 Terminationswiderstand - LON-Knoten sind elektrische Einheiten mit integriertem LON-Chip zur direkten Ansteuerung von Aktoren. Sie versorgen die Aktoren und passiven Sensoren mit Energie.
- #11 Topologie ist Bus, Stern, Baum, Ring und Mischformen möglich Innerhalb einer Domain können 32385 Knoten verbunden werden und maximal 248 Domains 255 Subnets = Teilnetze (Straßen) 127 Nodes = Knoten (Hausnummer) Jeder LON Knoten hat eine eindeutige adresse (-Knoten: Ein Neuron Chip bzw. ein MVE oder LM-Modul n Channel: Eine Buseinheit (TP, PL, ...), max. 64 Knoten bei TP FTT10A (ohne Repeater) n Subnet: max. 127 Knoten n Gruppe: max. 63 Knoten n Domain: max. 255 Subnets n Max. 32.385 Knoten pro Domain) n Max. 255 Gruppen pro Domain n Ein Knoten kann bis zu 15 Gruppen gehören http://www.ika-reutte.at/dokumente/lon_einfuehrung.pdf folie 17
- #12 Die direkte Kommunikation von Modul zu Modul ermöglicht Ihnen eine deutliche Senkung der Hardwarekosten Die Erweiterung mit LON-Bus Knoten kennt fast keine Grenzen, die Anzahl beträgt max. 32'000 LON - Bus Module Die Knoten können mit logischen Verknüpfungen programmiert werden Die LON-Bus Netzwerke besitzen eine hohe Übertragungs- und Datensicherheiter Die LON-Bus Netzwerke sind dank der freien - Topologie in Linien-, Kreis-,Baum-, Sternstruktur flexibel ausbaubar Das breite Spektrum von Übertragungsmedien : Zweidraht, 230/400 VAC Netz, Funk Wählleitung, Infrarot ermöglicht Ihnen fast unbegrenzte Möglichkeiten
- #15 - Die Reichweite bei einer freien Verdrahtung beträgt 300 bis 500 m und bei einer Linienstruktur sind 2,7km üblich LON Vorteile hier: Duchr feste NeuronID können mit einem taster/sensor können beliebige teilnehmer erreicht werden
- #16 -Motorola schied 2001 aus, dazu kammen Cypress und Echelon
- #17 APP CPU Kümmert sich ausschließlich um die vom Entwickler bestimmte Funktion des Knoten NET CPU Sorgt für Ziel und Quelladressüberwachung und alle anderen Protokoll-Dienste der OSI-Schichten 2-6. APP CPU Überwacht das Timing beim physikalischem Aufprägen der Nachrichten auf das Übertragungsmedium und führt den CRC-Check durch. Die CPUs MAC und NET führen ihre Aufgaben völlig selbständig im Hintergrund aus. Der APP CPU braucht das nicht zu überwachen
- #18 Funktionen RAM: Programm, Applikations- und Systemdaten, Protokollspeicher und Puffer ROM: Firmware, Protokoll, Task (Aufgabe), Scheduler (Steuerprogramm), Bibliothek EEPROM: Netzwerkkonfiguration, Adressinformationen, 48 bit ID, Applikationsprogramm 16bit Timer/Counter: Zeitmessung, Zähler (hat jeder das selbe (2)) Externes Speicherinterface: Applikationsprogramm, Firmware (hat nur der TMPN 3150 B1AF) TMPN 3150 B1AF 2kByte RAM, keinen ROM, 512Byte (verwendbar 413Byte) EEPROM, max Input clock 10MHz TMPN 3120 B1AM 1kByte RAM, 10kByte ROM, 512Byte (verwendbar 418Byte) EEPROM, max Input clock 10MHz TMPN 3120 E2M 1kByte RAM, 10kByte ROM, 2kByte (verwendbar 1949Byte) EEPROM, max Input clock 10MHz TMPN 3120 FE5M 4kByte Ram, 16kByte ROM, 3kByte (verwendbar 3949Byte) EEPROM, max Input clock 20MHz
- #19 Application I/O Block: 16-bit load register, counter, latch, clock source, 4 pins with 20mA sink current (IO0-3), programmable puil-up (IO 4-7), etc
- #20 OSI-7-Schichtenmodell OSI-Schichtenmodell oder OSI-Referenzmodell OSI bedeutet Open System Interconnection (Offenes System für Kommunikationsverbindungen) basiert auf dem DoD-Schichtenmodell ( Department of Defense ), auf dem das Internet basiert. Im Vergleich zum DoD-Schichtenmodell ist das OSI-Schichtenmodell feiner aufgegliedert Das OSI-Schichtenmodell besteht aus 7 Schichten. Jede Schicht ist in Arbeitseinheiten eingeteilt. Die Arbeitseinheiten haben ihre Funktion innerhalb der Schicht oder kooperieren mit den Arbeitseinheiten der benachbarten Schichten. Damit diese Arbeitseinheiten miteinander arbeiten können müssen sie sich an ein Regelwerk halten. Dieses Regelwerk nennt man Protokoll. TCP/IP Normal Internet Protokoll LonTalk Protokoll Das Kommunikationsprotokoll dieses Feldbusses wird als LonTalk-Protokoll bezeichnet. Das LonTalk-Protokoll definiert die Schichten 2 bis 7 des OSI-Referenz-Modells. Für die physikalische Schicht (Schicht 1 des OSI-Modells ) stehen verschiedene Transceiver zur Verfügung, wie zum Beispiel leitungsgebundene Übertragung, Funk, Glasfaser aber auch Powerline -Kommunikation.
- #21 OSI Modell von der ISO genormtes 7 Schichten-Modell Schicht 5: Kommunikationssteuerungsschicht oder auch Sitzungsschicht Schichten bauen aufeinander auf, aber jede kann unabhängig von den anderen benutzt werden Schichten werden überlicherweise so dargestellt, das die 1. Schicht unten und die 7. Schicht ganz oben wiedergegeben wird Schichten sind in 2 Hauptgruppenunterteilt Transportsystemorientierte Schicht 1-4 (Kommunikationskanäle) Anwendungssystemorientierte Schicht 5-7 (Darstellung von Informationen Kommunikation der einzelnen Schichten über Protokolle Telnet, FTP, HTTP, SMTP, NNTP, NetBIOS, TFTP, UDP, SPX, IPX, T.70, T.90, X.25………… Schicht 7: Anwendungsschicht (Dienste, Anwendungen und Netzmanagement ) Die Anwendungsschicht, eng. Application Layer, stellte die Verbindung zwischen Anwendungsprogrammen her, zum Beispiel E-Mail, Datenübertragung usw. Schicht 6: Darstellungsschicht (Ausgabe von Daten in Standardformate ) In der Darstellungsschicht, eng. Presentation Layer, werden Daten für die Anwendungsschicht vorbereitet. Sie werden beispielsweise decodert, umgewandelt, verschlüsselt oder überprüft. Schicht 5: Sitzungsschicht (Prozeß-zu-Prozeß-Verbindungen ) Über die Sitzungsschicht, eng. Session Layer, laufen Dienste die zur Organisation der Datenübertragung dienen. So können Verbindungen trotz zwischenzeitlicher Unterbrechung wieder aufgenommen werden, dazu werden bspw. Token gesetzt. Schicht 4: Transportschicht (Logische Ende-zu-Ende-Verbindungen ) Die Transportschicht, eng. Transport Layer, gibt die Möglichkeit Verbindungen ordnungsgemäß auf- und abzubauen, Verbindungen zu synchronisieren und Datenpakete auf mehrere Verbindungen zu verteilen (Multiplexing). Diese Schicht verbindet den Transport- und Anwendungsteil des OSI-Modells. Des Weiteren werden Datenpakete segmentiert und der Stau von Paketen verhindert. Schicht 3: Netzwerkschicht (Routing und Datenflusskontrolle ) Die Vermittlung und Zustellung von Datenpaketen übernimmt die Netzwerkschicht, eng. Network Layer. Hier erfolgen auch die Zusammenstellung von Routingtabellen und das Routing an sich. Weiterzuleitende Pakete erhalten eine neue Zwischenzieladresse und gelangen nicht in höhere Schichten. Auch die Kopplung verschiedener Netzwerktopologien erfolgt auf dieser Ebene. Schicht 2: Verbindungsschicht (Logische Verbindungen mit Datenpaketen und elementare Fehlererkennungsmechanismen ) Die Verbindungsschicht, eng. Link Layer, organisiert und überwacht den Zugriff auf das Übertragungsmedium. Der Bitstrom wird auf dieser Ebene segmentiert und in Paketen zusammengefasst. Zu dem werden die Daten einer CRC-Fehlerpüfung unterzogen und eine Prüfsumme wird an das Paket gehangen, es ist auch eine Komprimierung der Daten möglich. Weitere Bestandteile sind Sequenz- und Zeitüberwachung sowie die Flusskontrolle. Schicht 1: Physikalische Schicht (Maßnahmen und Verfahren zur Übertragung von Bits ) In der Physikalischen Schicht, eng. Physical Layer, werden Steckverbindungen, Wellenlängen und Signalpegel definiert. Die Bitsequenzen werden in dieser Schicht in übertragbare Formate gewandelt. Auch die Eigenschaften der Übertragungsmedien (Kabel, Funk, Lichtwellenleiter) sind hier festgelegt. Gibt noch: Schicht 8 – Benutzer u Endgeräte Schicht 0 – Stromversorgung und Übertragungsmedium Sind aber Inoffiziell und nicht dokumentiert!!! Merksprüche „ P lease D o N ot T hrow S alami P izza A way“ ( Physical Layer, Data Link Layer , usw.) „ A lle d eutschen S chüler t rinken v erschiedene S orten B ier“ (Anwendungsschicht, Darstellungsschicht, …). " A ll P eople S eem T o N eed D ata P rocessing" ( Application Layer, Presentation Layer, ...). " A lle P riester S aufen T equila N ach D er P redigt"
- #22 Serielle Schnittstelle
- #23 Anweisungsliste , Strukturierter Text und Funktionsplan Gängigen Funktionsblöcken ( Dimmer, Treppenlicht- u. Stromstoßschalter und Betriebsstundenzähler ) Heizungs-, Lüftungs- u. Klimaanlagen freie Programmierung Störmeldeüberwachung o. Filterüberwachung
- #24 Klemmbestückung = Ein und Ausgänge der Knoten
- #25 Managet das Netzwerk bei unterschiedlichen Herstellern. Nachteil von LONMaker es kostet pro registrierten Knoten eine Gebühr NL Start von Newron System oder NiagaraAX-Framework von Tridium